Des recherches émergentes suggèrent que certains composés alimentaires peuvent renforcer les défenses de l'organisme contre l'exposition aux microplastiques, mais la traduction de ces résultats dans la pratique clinique nécessitera des preuves humaines beaucoup plus solides.
Revue : Micro- et nanoplastiques et santé humaine : rôle des nutriments alimentaires ciblant le gène Nfe2l2 dans le diabète. Crédit d'image : HaHanna/Shutterstock
Dans un récent article de revue narrative publié dans la revue Nutrimentsles chercheurs ont exploré le rôle des nutriments alimentaires dans la lutte contre les effets néfastes des micro et nanoplastiques (MNP).
Les MNP sont de plus en plus étudiées pour des problèmes potentiels de santé environnementale, la plupart des preuves provenant d'études expérimentales, toxicologiques et d'exposition plutôt que de recherches cliniques humaines à long terme. Les MNP ont un impact sur la santé humaine en activant de multiples mécanismes, notamment l’inflammation, la pyroptose, le stress oxydatif et la perturbation des barrières cellulaires. Des études récentes, principalement in vitrodes études animales et des études observationnelles limitées sur les humains suggèrent que les microplastiques (députés) peut perturber le métabolisme des lipides et du glucose, mais les liens de causalité directs avec le diabète humain restent non confirmés.
De plus, il a été rapporté que les MP en polystyrène aggravent les lésions rénales chez la souris en augmentant le stress oxydatif. Le stress oxydatif est régulé par le facteur nucléaire dérivé de l'érythroïde 2-like 2 (Nrf2). Nrf2 est généralement complexé avec la protéine 1 associée à l'ECH de type Kelch (Keap1) dans le cytoplasme. Sous l’effet du stress, l’interaction Nrf2-Keap1 est perturbée, permettant à Nrf2 d’entrer dans le noyau et de se lier aux éléments de réponse antioxydants.
Ce mécanisme redox induit la transcription de gènes de résilience au stress, maintenant ainsi l'homéostasie et rétablissant l'adaptation au stress en réponse aux dommages induits par les MNP. Des nutriments alimentaires spécifiques, notamment des flavonoïdes, des tanins, des alcaloïdes et des terpénoïdes, peuvent activer des réponses de résilience au stress, offrant ainsi une approche mécaniste potentielle, largement préclinique, pour lutter contre la toxicité des MNP. En tant que tel, cet article de synthèse a examiné comment les nutriments qui interagissent avec le gène Nfe2l2 (qui code pour Nrf2) peuvent contrecarrer les effets toxiques des MNP.
Les auteurs définissent les microplastiques comme des particules généralement inférieures à environ 5 µm et les nanoplastiques comme des particules inférieures à environ 1 µm, une définition de taille plus étroite que celle couramment utilisée dans la littérature environnementale.
Diagramme schématique de la médecine nutritionnelle ciblant la voie de signalisation Nrf2 pour inhiber l'activation de l'inflammasome NLRP3 induite par les microplastiques et la pyroptose dans le diabète et les complications associées. ROS – espèces réactives de l'oxygène ; Nrf2 – facteur 2 lié au facteur nucléaire érythroïde 2 ; NF-κB – amplificateur de chaîne légère kappa du facteur nucléaire des cellules B activées ; HO-1 – hème oxygénase-1 ; SOD – superoxyde dismutase ; CHAT – catalase; NLRP3 – Domaine pyrine de la famille NLR contenant 3 ; GSDMD – gasdermine D; TXNIP – protéine interagissant avec la thiorédoxine ; IL-18 – interleukine-18 ; TNF-α – facteur de nécrose tumorale alpha ; IL-1β – interleukine-1 bêta ; ASC – protéine ressemblant à un grain associée à l'apoptose contenant une CARD ; GSDMD-NT – gasdermine D N-terminal ; IRS1 – substrat 1 du récepteur de l'insuline ; IRS2 – substrat 2 du récepteur de l'insuline ; MAPK – protéine kinase activée par un mitogène ; ERK – kinase extracellulaire régulée par le signal ; PI3K – phosphoinositide 3-kinase ; Akt – protéine kinase B ; GSK3β – glycogène synthase kinase-3 bêta.
Nutriments ciblant Nfe2l2 dans le diabète et le stress oxydatif
Il a été démontré que les nutriments et les nutraceutiques préviennent le diabète et sa progression, principalement dans des études précliniques, avec quelques données cliniques humaines à l'appui mais limitées, en fonction du composé. Il a été démontré que des nanoparticules naturelles de type exosome dans le jus de germes de haricot mungo atténuaient le stress oxydatif dans le foie de modèles murins diabétiques en stimulant la phosphoinositide 3-kinase/protéine kinase B (PI3K/Actif) et en activant la voie Nrf2 et les gènes de résilience au stress, tels que la superoxyde dismutase (GAZON) et l'hème oxygénase 1 (HO-1).
En outre, un composé bioactif de Panax-ginsengnotoginsénoside-R1, amélioration de la résistance à l'insuline induite par l'acide palmitique (IR) en régulant positivement la voie Nrf2, réduisant ainsi le stress oxydatif. Les polyphénols issus de l'écorce de grenade ont démontré leur potentiel en tant qu'agents préventifs et aliments fonctionnels pour améliorer le dysfonctionnement des cellules β pancréatiques ; ils activent notamment la voie PI3K/Akt et favorisent la translocation nucléaire Nrf2.
Une étude randomisée et contrôlée a montré qu'une combinaison synergique trans-resvératrol-hespéritine inversait l'IR chez les individus obèses et en surpoids en augmentant l'expression de la glyoxalase 1, qui contrecarre l'accumulation de méthylglyoxal via la voie Nrf2. De plus, il a été rapporté que la supplémentation en acides gras polyinsaturés oméga-3 augmente l’expression de Nrf2 et améliore la capacité antioxydante chez les personnes atteintes de diabète de type 2.
Une étude a montré qu'un traitement à la baicaléine, une isoflavone dérivée des racines de Scutellaria baicalensis, préservait la fonction rénale chez les rats diabétiques en supprimant le facteur nucléaire κB (NF-κB)activation. Il a également été rapporté que la baicaleine protège les cellules β et maintient leur fonction en diminuant le stress oxydatif et l'apoptose. La cynarine, un polyphénol présent dans l'artichaut, est connue pour ses propriétés antidiabétiques, hépatoprotectrices et antioxydantes.
Une dose quotidienne de 100 mg/kg de feuilles et de fleurs d'artichaut pendant 28 jours a amélioré la fonction hépatique et les biomarqueurs chez les rats diabétiques en supprimant l'inflammation et le stress oxydatif et en améliorant les activités de la SOD et de la glutathion peroxydase. La cynarine a également montré son potentiel pour traiter la néphropathie diabétique ; un traitement de 28 jours avec des extraits de feuilles d'artichaut a considérablement réduit les triglycérides, la glycémie et le cholestérol total chez le rat.
De plus, le même traitement pendant 60 jours a diminué les niveaux de marqueurs rénaux et l'organomégalie rénale chez les rats nourris avec un régime riche en graisses. La diosmine est un flavonoïde présent dans les agrumes ; des études précliniques ont montré ses effets inhibiteurs sur les enzymes impliquées dans le diabète. Un co-traitement de six semaines avec de la diosmine et de la lutéoline s'est avéré améliorer l'activité des enzymes antioxydantes et les niveaux d'insuline dans le foie et les reins de souris diabétiques.
Nutriments alimentaires atténuant la toxicité des micro et nanoplastiques
Des preuves expérimentales montrent que les acides phénoliques, principalement les flavonoïdes et les acides hydroxycinnamique et hydroxybenzoïque, neutralisent les espèces réactives de l'oxygène induites par les MP (ROS) dommage in vitro. De même, il a été constaté que les esters de butyrate de resvératrol inversent l’hypertension induite par la MP chez le rat. De plus, il a été démontré que l’épigallocatéchine-3-gallate, le principal polyphénol du thé vert, atténue l’inflammation colique et hépatique induite par la MP chez la souris.
Dans les modèles murins, le traitement à la quercétine a atténué les dommages tissulaires et le dysfonctionnement immunitaire induits par les nanoplastiques de polystyrène et a normalisé les taux d'insuline sérique et l'expression des gènes. De plus, il a été démontré que les acides tannique et glycyrrhizique atténuent le stress oxydatif et la toxicité provoqués par les MP de polyéthylène dans Caenorhabditis elegans en modulant l'expression d'un gène codant pour la glutathion S-transférase 4 impliqué dans les processus de détoxification.
L'analyse met l'accent sur une hiérarchie claire des preuves, la plupart des conclusions étant dérivées de in vitro expériences, études animales ou modèles d'exposition environnementale et, à ce jour, aucun essai clinique testant directement les nutriments alimentaires spécifiquement pour contrecarrer la toxicité des MNP chez l'homme.
Orientations futures en matière de nutrition de précision et de résilience au stress
En résumé, l’impact des MNP sur la santé est un domaine de recherche émergent, avec un intérêt croissant pour les nutriments alimentaires fonctionnels qui neutralisent leurs effets néfastes. Les composés d'origine végétale modulent Nfe2l2 et stimulent la synthèse d'enzymes résistantes au stress, détoxifiantes et antioxydantes. Les auteurs mettent également en évidence la régulation épigénétique de la signalisation Nrf2, la variabilité de l’exposition environnementale et le potentiel d’approches nutritionnelles de précision guidées par les interactions gène-nutriment et les biomarqueurs de la résilience au stress. Une compréhension plus approfondie des interactions entre Nfe2l2 et les nutriments pourrait faciliter le développement de nouvelles stratégies visant à favoriser la résilience cellulaire au stress et à atténuer les effets néfastes des MNP.
